IVIG Mögliche Wirkmechanismen bei Autoimmunerkrankungen und Entzündungen
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- Silke Heintze
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1 6. Immundiagnostisches Meeting Moderne Diagnostik und Therapie immunologisch bedingter Erkrankungen Dresden, Oktober 2008 IVIG Mögliche Wirkmechanismen bei Autoimmunerkrankungen und Entzündungen Prof. Dr. med. Dirk Reinhold Institut für Molekulare und Klinische Immunologie Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
2 Intravenös verabreichte Immunglobuline - IVIG * aus Plasmapool von bis Blutspenden * unterschiedliche Herstellungsverfahren * Problematik: potentielle Übertragung von Pathogenen * Substitutionstherapie bei Antikörpermangelzuständen * Immunmodulation bei weiteren Erkrankungen
3 IVIG - Zugelassene Therapie-Indikationen Substitutionstherapie - Kongenitale Agammaglobulinämie - Hypogammaglobulinämie - allgemeine variable Immunmangelkrankheiten - Schwere kombinierte Immunmangelkrankheiten - Wiskott-Aldrich-Syndrom - Kinder mit angeborenem AIDS - CLL oder Myelom mit Hypogammaglobulinämie und rezidivierenden Infektionen Immunmodulation - ITP bei Erwachsenen und Kindern in kritischen Situationen oder vor Operationen - Allogene Knochenmarktransplantation - andere immunsupprimierte Transplantationspatienten - Guillain-Barré-Syndrom (GBS) - Kawasaki-Syndrom in Verbindung mit einer ASS-Therapie
4 IVIG - Krankheitsbilder mit Off-label -Anwendung Nerven- und Muskelerkrankungen Multiple Sklerose Lambert-Eaton-Syndrom Chronische entzündliche demyelinisierende Polyneuropathie Myasthenia gravis Stiff-Man-Syndrom Kinderheilkunde Juvenile Rheumatoide Arthritis, M. Still Juvenile Dermatomyositis Morbus haemolyticus fetalis et neonatorum auch präpartal IgG-Subklasssenmangel mit unzureichender Immunantwort Sepsis des Neugeborenen Systemischer Lupus erythematodes Schweres Asthma bronchiale Weitere Anwendungsgebiete Posttransfusionspurpura Lyell-Syndrom Habituelle spontane Aborte Morbus Crohn und Colitis ulcerosa Vaskulitiden Phospholipidantikörpersyndrom Bullöses Pemphigoid Sepsis des Erwachsenen
5 Entstehung von Autoimmunkrankheiten Autoantigen Umwelt, UV, Ozon, Medikamente, Chemikalien Genetik T? T reg Immunsystem, Infektionen phys. / psych. Stress Autoimmunerkrankungen andere Faktoren Zink Geschlecht, Hormone, Alter Toleranzbruch Autoimmunerkrankungen T H 17
6 IL-10, IL-35, TGF-ß1 T reg Zytolyse (Granzyme, Perforin) Apoptose, camp, Adenosin Durchbrechen der regulatorischen Eigenschaften der Tregs Modulation dendritischer Zellen T T autoreaktive T-Zelle + Autoantigen aktivierte autoreaktive T-Zelle + funktionell beeinträchtigte Treg Autoimmunität
7 Einteilung der Autoimmunreaktionen nach Gell und Coombs (1963) Typ II Typ III Typ IV PMN Tc M Zielzelle C C C pathogene Auto-Ak pathogene Immunkomplexe zytotoxische T-Zellen, Makrophagen M. Basedow SLE MS, RA, PBC, Zöliakie
8 IVIG V H Ag F ab V L C H1 Hinge C L C H2 F c C H3 Ag = Antigenbindungstelle; C = constant; V = variable
9 IVIG mögliche Wirkmechanismen Anti-idiotypische Ak Anti-Immun-Zell-Ak Anti-Zytokin-Ak Anti-Superantigen-Ak C3a- und C5a-Hemmung F ab V L Ag V H C H1 Hinge Ag Fc? IIb-R (CD32)-Interaktion C L C H2 Einfluß auf Komplementsystem F c C H3 Blockade von Fc-Rezeptoren Zusätzliche Komponenten/Verunreinigungen in IVIG
10 IVIG mögliche Wirkmechanismen Antiidiotypische Ak Anti-Immun-Zell-Ak Anti-Zytokin-Ak Anti-Superantigen-Ak C3a- und C5a-Hemmung F ab V L Ag V H C H1 Hinge Ag Fc? II-R (CD32)-Interaktion C L C H2 Einfluß auf Komplementsystem F c C H3 Blockade von Fc-Rezeptoren Zusätzliche Komponenten in IVIG 1
11 IVIG Blockade von Fc-Rezeptoren - direkte Blockade von Fc? I-R (CD64) und Fc? III-R (CD16) des RES: dadurch verminderte Phagozytose - Stimulation von IL-1RA, stnf-r, sil-1r - Hemmung der Expression von Adhäsionsmolekülen - Hemmung der Endothelzell-Aktivierung Anti-Thrombozyten-AutoAk ITP Thr Thr Thr Fc?-R IVIG
12 IVIG mögliche Wirkmechanismen Antiidiotypische Ak Anti-Immun-Zell-Ak Anti-Zytokin-Ak Anti-Superantigen-Ak C3a- und C5a-Hemmung F ab V L Ag V H C H1 Hinge Ag Fc? IIb-R (CD32)-Interaktion C L C H2 Einfluß auf Komplementsystem F c C H3 Blockade von Fc-Rezeptoren Zusätzliche Komponenten in IVIG 2
13 IVIG Fc? IIb-R (CD32)-Interaktion - Modulation des inhibitorischen Fc? IIb-R auf B-Zellen, Monozyten, Makrophagen, DC Fc? IIb-R IVIG dadurch: - erhöhte B-Zell-Apoptose - verminderte B-Zell-Aktivität (IgG-Produktion) - verminderte Antigenpräsentation - Verminderte Phagozytose von Immmunkomplexen - verminderte DC-Aktivität - erhöhte IL-10-Produktion der DC Mechanismus nicht endgültig geklärt!
14 IVIG mögliche Wirkmechanismen Antiidiotypische Ak Anti-Immun-Zell-Ak Anti-Zytokin-Ak Anti-Superantigen-Ak C3a- und C5a-Hemmung F ab V L Ag V H C H1 Hinge Ag Fc? II-R (CD32)-Interaktion C L C H2 Einfluß auf Komplementsystem F c C H3 Blockade von Fc-Rezeptoren Zusätzliche Komponenten in IVIG 3
15 Rolle des Komplements C3a, C5a C3a, C5a Kontraktion der glatten Muskulatur bei der akuten Entzündung C3a, C5a Erhöhte Gefäßpermeabilität Mastzelldegranulation C5a, Ba Aktivierung und Chemotaxis von Neutrophilen C Opsonierung u. Phagozytose von Bakterien C3b Lyse von Bakterien Abräumung von Immunkomplexen Lyse von Fremd -zellen C5b-9 C3b C5b-9
16 IVIG Einfluss auf Komplementsystem Fab-Fragmente: - Neutralisation der Anaphylatoxine C3a und C5a Fc-Fragmente: - Hemmung der C3-Convertase-Aktivität - Absorption von C3b, C4 - Hemmung C5b-C9 (MAK) IVIG C5b, 6,7-Komplex MAK C9 C8
17 IVIG-Einfluss C3a, C5a C3a, C5a Kontraktion der glatten Muskulatur C3a, C5a Erhöhte Gefäßpermeabilität Mastzelldegranulation C5a, Ba Aktivierung und Chemotaxis von Neutrophilen C Opsonierung u. Phagozytose von Bakterien C3b Lyse von Bakterien Abräumung von Immunkomplexen Lyse von Fremd -zellen C5b-9 C3b C5b-9
18 IVIG mögliche Wirkmechanismen Antiidiotypische Ak Anti-Immun-Zell-Ak Anti-Zytokin-Ak Anti-Superantigen-Ak C3a- und C5a-Hemmung F ab V L Ag V H C H1 Hinge Ag Fc? II-R (CD32)-Interaktion C L C H2 Einfluß auf Komplementsystem F c C H3 Blockade von Fc-Rezeptoren Zusätzliche Komponenten in IVIG 4
19 IVIG Antikörper - anti-idiotypische Ak (anti-auto-ak) Anti-dsDNA-Ak IVIG - anti-immun-zell-ak (anti-tcr, anti-mhc I, anti-mhc II) MHC TCR T - anti-zytokin-ak (anti-il-1-ak, anti-il-6-ak, anti-tnf-? -Ak) APC Antigen - anti-superantigen-ak - anti-cd95-ak: CD95/Fas-Ligand-antagonistische Auto-AK CD95/Fas-Ligand-agonistische Auto-AK
20 IVIG Immunmodulatorische Wirkungen Aktivierung von Treg T reg regulatorische T-Zelle T Modulation der Aktivierung und Zytokin-Produktion Kontrolle der Zellproliferation ruhende T-Zelle aktivierte Effektor-T-Zelle Neutralisierung von Superantigenen Modulation der Ak-Produktion B periphere B-Zelle Plasmazelle Neutralisierung pathogener Antikörper
21 Einfluss von IVIG auf regulatorische T-Zellen? * IVIG erhöhen suppressive Funktion von Tregs A. Kessel et al. JI (2007) 179: A. Ephrem et al. Blood (2008) 111: * Mechanismus nicht geklärt! IVIG T reg IL-10, IL-35, TGF-ß1 Zytolyse (Granzyme, Perforin) Apoptose, camp, Adenosin Modulation dendritischer Zellen * Immunsuppression, verbesserte Toleranz
22 IVIG mögliche Wirkmechanismen Antiidiotypische Ak Anti-T-Zell-Ak Anti-Zytokin-Ak Anti-Superantigen-Ak C3a- und C5a-Hemmung F ab V L Ag V H C H1 Hinge Ag Fc? II-R (CD32)-Interaktion C L C H2 Einfluß auf Komplementsystem F c C H3 Blockade von Fc-Rezeptoren Zusätzliche Komponenten in IVIG 5
23 IVIG Zusätzliche Komponenten - lösliches CD4, CD8 - lösliches MHC II MHC TCR T APC Antigen - Zytokinrezeptoren - Zytokine (IL-1?, IL-1ß, IL-6, TNF-?,, TGF-ß) -?
24 IVIG Zusätzliche Komponenten - IVIG-Präparationen enthalten TGF-ß latentes TGF-ß in IVIG (n = 238) TGF-ß1 TGF-ß2 48,62 + 4,12 ng/ml 43,40 + 1,96 ng/ml Intravenous immunoglobulins and TGF-ß. J. Kekow, D. Reinhold, T. Pap, S. Ansorge The Lancet 351: (1998)
25 TGF-ß Wirkung auf Immunzellen - hemmt T-Zell-Proliferation (Th1, Th2) -hemmt B-Zell-Funktion (IgG, IgM) - hemmt NK-Zell-Funktion - hemmt Monozyten/Makrophagen-Funktion - induziert Treg, (Th17) IL-10, IL-35, TGF-ß T H 2 IL-4 naïve T-Zelle TGF -? T reg Zytolyse Apoptose, camp, Adenosin IL-12 TGF -?, IL -6 (IL -23) DC-Modulation T H 1 T H 17
26 in vivo veritas!
27 Multiple Sklerose (MS) - häufigste entzündliche demyelinisierende Erkrankung des ZNS - Prävalenz: 0,07-0,1% - durch T-Lymphozyten vermittelte Autoimmunerkrankung - Infiltrate von Lymphozyten und Makrophagen im ZNS - Myelin-spezifische autoreaktive CD4+ T-Zellen - Tiermodell: Experimentelle Autoimmune Enzephalomyelitis (EAE)
28 TGF-ß als zusätzliche Komponente in IVIG Placebo-kontrollierte Studie: - 19 Patienten mit chronisch-progressiver Multipler Sklerose - Alter: Jahre - EDSS: 3,5 7,0 - Therapie mit Sandoglobin (0,4 g IVIG per kg Körpergewicht) - thrombozytenfreies Plasma: vor Therapie, 30 min nach Therapie - IVIG-Präparationen enthielten: TGF-ß1 TGF-ß2 TGF-ß3 15,2 + 2,3 ng/ml 13,1 + 0,8 ng/ml 1,2 + 0,3 ng/ml D. Reinhold et al. J. Neuroimmunol. 152: (2004)
29 latent TGF-ß1 [ng/ml] 10 5 IVIG Placebo latent TGF-ß2 [ng/ml] IVIG Placebo 10 p = p = p = p = before after before after therapy 500 IVIG Placebo 0 before after before after therapy TGF-ß3 [pg/ml] D. Reinhold et al. J. Neuroimmunol. 152: (2004) p = p = before after before after therapy
30 Einfluss von IVIG auf den Schweregrad der EAE PLP( ) + PTX EAE score 2 1 SJL/J Maus d 0 IVIG (i. p.) Tage nach Immunisierung EAE PLP = Proteolipid-Protein
31 EAE: klinische Zeichen und Schweregrad EAE-Score Schwanzparese 4 Hinterpfotenparese und/oder verlangsamte Reaktion in Rückenlage 5 Schwäche der Vorderpfoten Hinterpfotenlähmung moribunder Zustand 0 kein klinischer Befund
32 IVIG vermindern den Schweregrad der EAE 3 PBS IVIG, 6 mg/d EAE-Erkrankungsgrad Tage nach Immunisierung
33 Einfluss von IVIG auf den Schweregrad der EAE IVIG-Fraktionierung (Protein A) IgG-angereicherte Fraktion (97% der IgG) IgG-abgereicherte Fraktion (3% der IgG + zusätzliche Komponenten) S. Pieper et al. IVIG
34 Zusätzliche Komponenten: kein Einfluss auf EAE 5 PBS IgG-abgereicherte Fraktion EAE-Erkrankungsgrad S. Pieper et al Tage nach Immunisierung
35 Ig-Fraktion vermindert Schweregrad der EAE 3 PBS Ig-angereicherte Fraktion EAE-Erkrankungsgrad S. Pieper et al Tage nach Immunisierung
36 TGF-ß bindet an IgG! * * Stach et al. JEM (1993) 178: * Bouchard et al. JEM (1995) 182:
37 TGF-ß bindet an IgG! IgG-angereicherte Fraktion TGF-ß1: 9,5 ng/ml IVIG TGF-ß1: 22,6 ng/ml IgG-abgereicherte Fraktion TGF-ß1: 0,1 ng/ml TGF-ß1-Kontrolle M S. Pieper et al
38 IgG + TGF-ß vermindert EAE EAE-Erkrankungsgrad PBS Ig-angereicherte Fraktion IgG + TGF-ß S. Pieper et al Tage nach Immunisierung
39 IVIG einige mögliche Wirkmechanismen Blockade der Funktion von Fc-Rezeptoren Einflüsse auf das Komplementsystem Eingriff ins Idiotyp-Antiidiotyp-Netzwerk Einflüsse auf Zytokine Neutralisation von Superantigenen Einflüsse auf Apoptose Störungen der (Auto)antigenpräsentation und erkennung - lösliche Membranmoleküle - Ak gegen wichtige Membranmoleküle Induktion regulatorischer T-Zellen
40 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!
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